单链表

2023-11-16 09:41:46

单链表

1、定义一个结构体

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

typedef int ElemType;     // 自定义链表的数据元素为整数。

typedef struct LNode
{
  ElemType data;       // 存放结点的数据元素。
  struct LNode *next;  // 指向下一个结点的指针。
}LNode,*LinkList;


int main()
{
  return 0;
}

2、初始化链表

// 初始化链表LL，返回值：失败返回NULL，成功返回头结点的地址。
LNode *InitList1();

int main()
{
  LinkList LL=NULL; // 声明链表指针变量。
  LL=InitList1();     // 初始化链表。
  printf("LL=%p\n",LL);

  return 0;
}

// 初始化链表LL，返回值：失败返回NULL，成功返回头结点的地址。
LNode *InitList1()
{
  LNode *head = (LNode *)malloc(sizeof(LNode));  // 分配头结点。

  if (head == NULL) return NULL;  // 内存不足，返回失败。

  head->next=NULL;  // 头结点的下一结点暂时不存在，置空。

  return head;
}

三、创建一个数据元素。


int main()
{
  LinkList LL=NULL; // 声明链表指针变量。
  LL=InitList1();     // 初始化链表。
  printf("LL=%p\n",LL);

  ElemType ee;      // 创建一个数据元素。

  return 0;
}

4、单链表的插入

// 在链表LL的第ii个位置插入元素ee，返回值：0-失败；1-成功。
int  InsertList(LinkList LL, unsigned int ii, ElemType *ee);   

int main()
{
  LinkList LL=NULL; // 声明链表指针变量。
  LL=InitList1();     // 初始化链表。
  printf("LL=%p\n",LL);

  ElemType ee;      // 创建一个数据元素。

  printf("在表中插入元素（1、2、3、4、5、6、7、8、9、10）。\n");
  ee=1;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=2;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=3;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=4;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=5;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=6;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=7;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=8;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=9;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=10; InsertList(LL, 1, &ee);

  printf("length=%d\n",LengthList(LL));
  return 0;
}

// 在链表LL的第ii个位置插入元素ee，返回值：0-失败；1-成功。
int InsertList(LinkList LL, unsigned int ii, ElemType *ee)
{
  if ( (LL == NULL) || (ee == NULL) ) { printf("链表LL或元素ee不存在。\n"); return 0; } // 判断表和元素是否存在。

  // 判断插入位置是否合法
  if (ii < 1) { printf("插入位置（%d）不合法，应该在大于0。\n",ii); return 0; }

  // 要在位序ii插入结点，必须找到ii-1结点。
  LNode *pp=LL;  // 指针pp指向头结点，逐步往后移动，如果为空，表示后面没结点了。
  int kk=0;      // kk指向的是第几个结点，从头结点0开始，pp每向后移动一次，kk就加1。

  while ( (pp != NULL) && (kk < ii-1) )
  {
    pp=pp->next; kk++;

    printf("pp=%p,kk=%d\n",pp,kk);
  }

  if ( pp==NULL ) { printf("位置（%d）不合法，超过了表长。\n",ii); return 0; }

  LNode *tmp = (LNode *)malloc(sizeof(LNode));  // 分配一个结点。
  if (tmp == NULL) return 0;  // 内存不足，返回失败。
  
  // 考虑数据元素为结构体的情况，这里采用了memcpy的方法而不是直接赋值。
  memcpy(&tmp->data,ee,sizeof(ElemType));

  // 处理next指针。
  tmp->next=pp->next;
  pp->next=tmp;

  return 1;
}

5、打印表中全部的元素

void PrintList(LinkList LL)

int main()
{
  LinkList LL=NULL; // 声明链表指针变量。
  LL=InitList1();     // 初始化链表。
  printf("LL=%p\n",LL);

  ElemType ee;      // 创建一个数据元素。

  printf("在表中插入元素（1、2、3、4、5、6、7、8、9、10）。\n");
  ee=1;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=2;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=3;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=4;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=5;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=6;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=7;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=8;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=9;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=10; InsertList(LL, 1, &ee);

  PrintList(LL);

  return 0;
}

// 打印链表中全部的元素。
void PrintList(LinkList LL)
{
  if (LL == NULL) { printf("链表LL不存在。\n"); return; } // 判断链表是否存在。

  LNode *pp=LL->next;  // 从第1个结点开始。

  while (pp != NULL)
  {
    printf("%-3d", pp->data);  // 如果元素ee为结构体，这行代码要修改。
    pp=pp->next;
  }

  printf("\n");
}

单链表

6、链表尾部插入元素

int PushBack(LinkList LL, ElemType *ee);

int main()
{
  LinkList LL=NULL; // 声明链表指针变量。
  LL=InitList1();     // 初始化链表。
  printf("LL=%p\n",LL);

  ElemType ee;      // 创建一个数据元素。

  printf("在表中插入元素（1、2、3、4、5、6、7、8、9、10）。\n");
  ee=1;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=2;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=3;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=4;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=5;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=6;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=7;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=8;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=9;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=10; InsertList(LL, 1, &ee);

  printf("在表尾插入元素11。\n");
  ee=11; PushBack(LL, &ee);
  PrintList(LL);

  return 0;
}

// 在链表LL的尾部插入元素ee，返回值：0-失败；1-成功。
int PushBack(LinkList LL, ElemType *ee)
{
  if ( (LL == NULL) || (ee == NULL) ) { printf("链表LL或元素ee不存在。\n"); return 0; } // 判断表和元素是否存在。

  LNode *pp=LL;  // 从头结点开始。

  // 找到最后一个结点。
  while (pp->next != NULL) pp=pp->next;
  
  LNode *tmp = (LNode *)malloc(sizeof(LNode));  // 分配一个结点。
  if (tmp == NULL) return 0;  // 内存不足，返回失败。
  
  // 考虑数据元素为结构体的情况，这里采用了memcpy的方法而不是直接赋值。
  memcpy(&tmp->data,ee,sizeof(ElemType));

  // 处理next指针。
  tmp->next=NULL;
  pp->next=tmp;

  return 1;
}

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7、删除某个节点

int  DeleteNode(LinkList LL, unsigned int ii);

int main()
{
  LinkList LL=NULL; // 声明链表指针变量。
  LL=InitList1();     // 初始化链表。
  printf("LL=%p\n",LL);

  ElemType ee;      // 创建一个数据元素。

  printf("在表中插入元素（1、2、3、4、5、6、7、8、9、10）。\n");
  ee=1;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=2;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=3;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=4;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=5;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=6;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=7;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=8;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=9;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=10; InsertList(LL, 1, &ee);

  printf("在表尾插入元素11。\n");
  ee=11; PushBack(LL, &ee);
  PrintList(LL);

  printf("删除表中第7个结点。\n");
  DeleteNode(LL,7); PrintList(LL);

  return 0;
}



// 删除链表LL中的第ii个结点，返回值：0-位置ii不合法；1-成功。
int  DeleteNode(LinkList LL, unsigned int ii)  
{
  if (LL == NULL) { printf("链表LL不存在。\n"); return; } // 判断链表是否存在。

  // 判断删除位置是否合法
  if (ii < 1) { printf("删除位置（%d）不合法，应该在大于0。\n",ii); return 0; }

  // 要删除位序ii结点，必须找到ii-1结点。
  LNode *pp=LL;  // 指针pp指向头结点，逐步往后移动，如果为空，表示后面没结点了。
  int kk=0;      // kk指向的是第几个结点，从头结点0开始，pp每向后移动一次，kk就加1。

  while ( (pp != NULL) && (kk < ii-1) )
  {
    pp=pp->next; kk++;
  }

  // 注意，以下行的代码与视频中的不一样，视频中的是 if ( pp==NULL )，有bug。
  if ( pp->next==NULL ) { printf("位置（%d）不合法，超过了表长。\n",ii); return 0; }

  LNode *tmp=pp->next;  // tmp为将要删除的结点。
  pp->next=pp->next->next;   // 写成p->next=tmp->next更简洁。

  free(tmp);

  return 1;
}

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8、删除末尾的节点

int PopBack(LinkList LL)

int main()
{
  LinkList LL=NULL; // 声明链表指针变量。
  LL=InitList1();     // 初始化链表。
  printf("LL=%p\n",LL);

  ElemType ee;      // 创建一个数据元素。

  printf("在表中插入元素（1、2、3、4、5、6、7、8、9、10）。\n");
  ee=1;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=2;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=3;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=4;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=5;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=6;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=7;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=8;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=9;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=10; InsertList(LL, 1, &ee);

  printf("在表尾插入元素11。\n");
  ee=11; PushBack(LL, &ee);
  PrintList(LL);

  printf("删除表中第7个结点。\n");
  DeleteNode(LL,7); PrintList(LL);

  printf("删除表中最后一个结点。\n");
  PopBack(LL); PrintList(LL);

  return 0;
}

// 删除链表LL中最后一个结点，返回值：0-位置不合法；1-成功。
int PopBack(LinkList LL)
{
  if ( LL == NULL ) { printf("链表LL不存在。\n"); return 0; } // 判断表和元素是否存在。

  // 必须加上这个判断，否则下面的循环pp->next->next不成立。
  if ( LL->next == NULL) { printf("链表LL为空，没有尾结点。\n"); return 0; } // 判断表是否为空。

  // 要删除最后一个结点，必须找到最后一个结点的前一个结点。

  LNode *pp=LL;  // 从第0个结点开始。

  // 找到倒数第二个结点（包括头结点）。
  while (pp->next->next != NULL) pp=pp->next;
 
  // 释放最后一个结点。
  free(pp->next);
  pp->next=NULL;

  return 1;
}

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9、查询某个节点的地址

LNode *LocateNode(LinkList LL, unsigned int ii);

int main()
{
  LinkList LL=NULL; // 声明链表指针变量。
  LL=InitList1();     // 初始化链表。
  printf("LL=%p\n",LL);

  ElemType ee;      // 创建一个数据元素。

  printf("在表中插入元素（1、2、3、4、5、6、7、8、9、10）。\n");
  ee=1;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=2;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=3;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=4;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=5;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=6;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=7;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=8;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=9;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=10; InsertList(LL, 1, &ee);

  printf("在表尾插入元素11。\n");
  ee=11; PushBack(LL, &ee);
  PrintList(LL);

  printf("删除表中第7个结点。\n");
  DeleteNode(LL,7); PrintList(LL);

  printf("删除表中最后一个结点。\n");
  PopBack(LL); PrintList(LL);

  if ( (tmp=LocateNode(LL,3)) != NULL)
  printf("第3个结点的地址是=%p，ee=%d\n",tmp,tmp->data);

  return 0;
}


// 获取链表中第ii个结点，成功返回结点的地址，失败返回空。
// 注意，ii可以取值为0，表示头结点。
LNode *LocateNode(LinkList LL, unsigned int ii)
{
  if ( LL == NULL ) { printf("链表LL不存在。\n"); return NULL; } // 判断表和元素是否存在。
  
  LNode *pp=LL;  // 指针pp指向头结点，逐步往后移动，如果为空，表示后面没结点了。
  int kk=0;      // kk指向的是第几个结点，从头结点0开始，pp每向后移动一次，kk就加1。

  while ( (pp != NULL) && (kk < ii) )
  { 
    pp=pp->next; kk++; 
  }

  if ( pp==NULL ) { printf("位置（%d）不合法，超过了表长。\n",ii); return NULL; }

  return pp;
}

单链表

10、查询元素在链表LL上节点地址

LNode *LocateElem(LinkList LL, ElemType *ee);

int main()
{
  LinkList LL=NULL; // 声明链表指针变量。
  LL=InitList1();     // 初始化链表。
  printf("LL=%p\n",LL);

  ElemType ee;      // 创建一个数据元素。

  printf("在表中插入元素（1、2、3、4、5、6、7、8、9、10）。\n");
  ee=1;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=2;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=3;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=4;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=5;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=6;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=7;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=8;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=9;  InsertList(LL, 1, &ee);
  ee=10; InsertList(LL, 1, &ee);

  printf("在表尾插入元素11。\n");
  ee=11; PushBack(LL, &ee);
  PrintList(LL);

  printf("删除表中第7个结点。\n");
  DeleteNode(LL,7); PrintList(LL);

  printf("删除表中最后一个结点。\n");
  PopBack(LL); PrintList(LL);

  if ( (tmp=LocateNode(LL,3)) != NULL)
  printf("第3个结点的地址是=%p，ee=%d\n",tmp,tmp->data);

  ee=8;
  if ( (tmp=LocateElem(LL,&ee)) != NULL)
    printf("元素值为8的结点的地址是=%p\n",tmp);
  else
    printf("元素值为8的结点的地址是NULL，没找着。\n");

  return 0;
}


// 查找元素ee在链表LL中的结点地址，如果没找到返回NULL，否则返回结点的地址。
LNode *LocateElem(LinkList LL, ElemType *ee)
{
  LNode *pp=LL->next;  // 从第1个数据结点开始。

  while (pp != NULL)
  {
    // 如果数据元素是结构体，以下代码要修改。
    if (pp->data == *ee) return pp;

    pp = pp->next;
  }

  return NULL;
}

单链表

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